package DataStructures.Stack;

/*
    逆波兰计算器
    先把中缀表达式(带括号)转为后缀表达式(转换过程中去掉括号)
    再利用后缀表达式的计算法则计算后缀表达式
 */

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;

public class PolandNotation {
    public static void main(String[] args) {

        //先定义一个逆波兰表达式
        //(3+4)*5-6 -> 3 4 + 5 * 6 -
        //为了说明方便 逆波兰表达式 的数字和符号用空格隔开
        String suffixExpression = "3 4 + 5 * 6 -";
        //思路
        //1.先将"3 4 + 5 * 6 -" => 放到ArrayList中
        //2.将ArrayList传给一个方法 配合栈完成计算
//        List<String> list = getListString(suffixExpression);
//        System.out.println("rpnList = " + list);
//
//        int res = calculate(list);
//        System.out.println("计算的结果是=" + res);

        //完成一个中缀表达式转成后缀表达式的功能
        //1. 1+((2+3)*4)-5 => 转成 1 2 3 + 4 * + 5 -
        //2.因为直接对字符串进行操作不方便 因为 先将 字符串转成一个中缀表达式对应的List
        //即 "1+((2+3)*4)-5" => ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]
        String expression = "1+((2+3)*4)-5";
        List<String> infixExpressionList = toInfixExpressionList(expression);
        System.out.println(infixExpressionList);

        //3.将得到的中缀表达式对应的List转成后缀表达式对应的List
        //[1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5] -> [1,2,3,+,4,*,+,5,-]
        List<String> parseSuffixEpressionList = parseSuffixExpressionList(infixExpressionList);
        System.out.println("后缀表达式对应的List=" + parseSuffixEpressionList); //后缀表达式对应的List=[1, 2, 3, +, 4, *, +, 5, -]
        System.out.printf("expression=%d",calculate(parseSuffixEpressionList));
    }

    //方法:将得到的将得到的中缀表达式对应的List转成后缀表达式对应的List
    public static List<String> parseSuffixExpressionList(List<String> ls) {
        //定义两个栈
        //符号栈
        Stack<String> s1 = new Stack<String>();
        //说明 s2这个栈 在整个转换过程中没有pop操作 而且后面我们还需要逆序输出 过于麻烦
        //因此我们不使用栈
        //存储中间过程的栈s2
        //Stack<String> s2 = new Stack<String>();
        List<String> s2 = new ArrayList<String>();

        //遍历ls
        for (String item : ls) {
            //如果是一个数 加入s2
            if (item.matches("\\d+")) {
                s2.add(item);
            }else if (item.equals("(")) {
                s1.push(item);
            }else if (item.equals(")")) {
                //如果是右括号 则依次弹出s1栈顶的运算符 并压入s2 直到遇到左括号为止
                while (!s1.peek().equals("(")) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                //重要！！！ 将 ( 弹出s1栈
                s1.pop();
            }else {
                //当item的优先级小于等于s1栈顶预算符 将s1栈顶的运算符弹出并加入到s2中 再次转到4.1步骤与s1中新栈顶运算符相比较
                //缺少一个比较优先级高低的方法
                while (s1.size() != 0 && Operaition.getValue(s1.peek()) >= Operaition.getValue(item)) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                //还需要把item压入栈
                s1.push(item);
            }
        }
        //将s1中剩余的运算符依次弹出并加入s2
        while (s1.size() != 0) {
            s2.add(s1.pop());
        }
        //注意因为是存放到List 因为按照顺序输出就是后缀对应的表达式
        return s2;
    }

    //方法:将中缀表达式转成对应的List
    public static List<String> toInfixExpressionList(String s) {
        //定义一个List 存放中缀表达式对应的内容
        List<String> ls = new ArrayList<String>();
        //定义指针 用于遍历中缀表达式字符串
        int i = 0;
        //定义对多位数的拼接
        String str;
        //每遍历到一个字符 就放入c
        char c;
        do {
            //如果c是一个非数字 需要加入到ls中
            if ((c = s.charAt(i)) < 48 || (c = s.charAt(i)) > 57) {
                ls.add("" + c);
                //指针后移
                i++;
            }else {//如果是一个数 需要考虑多位数的问题
                //置空
                str = "";
                while (i < s.length() && (c=s.charAt(i)) >= 48 && (c=s.charAt(i)) <= 57) { // '0' -> 48  '9' -> 57
                    //拼接
                    str += c;
                    i++;
                }
                ls.add(str);
            }
        }while (i < s.length());
        //返回
        return ls;
    }

    //将一个逆波兰表达式 依次将数据和运算符放入到ArrayList中
    public static List<String> getListString(String suffixExpression) {
        //将suffixExpression分割
        String[] split = suffixExpression.split(" ");
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        for (String ele : split)
            list.add(ele);
        return list;
    }

    //完成对逆波兰表达式的计算
    public static int calculate(List<String> ls) {
        //创建一个栈 只需要一个栈即可
        Stack<String> stack = new Stack<String>();
        //遍历 ls
        for (String item : ls) {
            //这里使用一个正则表达式来取出数
            if (item.matches("\\d+")) {//匹配的是多位数
                //入栈
                stack.push(item);
            }else {//不是数 是符号
                //pop出两个数 并运算 再入栈
                int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
                //定义运算结果
                int res = 0;
                if (item.equals("+")) {
                    res = num1 + num2;
                }else if (item.equals("-")) {
                    res = num1 - num2;
                }else if (item.equals("*")) {
                    res = num1 * num2;
                }else if (item.equals("/")) {
                    res = num1 / num2;
                }else {
                    throw new RuntimeException("运算符有误");
                }
                //把res入栈 把数字整数转为字符串入栈
                stack.push(res + "");
            }
        }
        //最后留在stack中的数据是运算结果
        return Integer.parseInt(stack.pop());
    }
}

//编写一个类 可以返回一个运算符 对应的优先级
class Operaition {
    private static int ADD = 1;
    private static int SUB = 1;
    private static int MUL = 2;
    private static int DIV = 2;

    //写一个方法 返回对应的优先级
    public static int getValue(String operation) {
        int result = 0;
        switch (operation) {
            case "+":
                result = ADD;
                break;
            case "-":
                result = SUB;
                break;
            case "*":
                result = MUL;
                break;
            case "/":
                result = DIV;
                break;
            default:
                System.out.println("不存在该运算符");
                break;
        }
        return result;
    }
}